專題4時(shí) 羧酸的性質(zhì)和應(yīng)用

1、第2課時(shí)羧酸的性質(zhì)和應(yīng)用1了解羧酸的組成、結(jié)構(gòu)和分類。2理解羧酸的性質(zhì)和應(yīng)用。(重點(diǎn))3領(lǐng)會(huì)重要有機(jī)物之間的相互轉(zhuǎn)化。(重難點(diǎn))羧 酸 的 性 質(zhì) 和 應(yīng) 用基礎(chǔ)·初探教材整理1乙酸的組成、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1乙酸的組成與結(jié)構(gòu)分子式為C2H4O2，結(jié)構(gòu)式為，結(jié)構(gòu)簡式為CH3COOH。2乙酸的性質(zhì)(1)酸的通性，乙酸俗稱醋酸，是一種弱酸，酸性比碳酸強(qiáng)。乙酸與CaCO3反應(yīng)的離子方程式為CaCO32CH3COOHCa22CH3COOCO2H2O。(2)酯化反應(yīng)：若用18O標(biāo)記乙醇，反應(yīng)方程式為，此反應(yīng)中濃H2SO4的作用是催化劑和吸水劑。此反應(yīng)為可逆反應(yīng)。1從平衡移動(dòng)的角度增大乙酸乙酯產(chǎn)率的方法

2、有哪些？【提示】及時(shí)分離出乙酸乙酯，緩緩加熱防止反應(yīng)物的揮發(fā)，增大某種反應(yīng)物的濃度。教材整理2羧酸的分類和甲酸的性質(zhì)1概念：由烴基(或氫原子)和羧基相連的化合物。2一元羧酸的通式：RCOOH，官能團(tuán)COOH。3分類(1)按與羧基連接的烴基的結(jié)構(gòu)分類(2)按分子中羧基的數(shù)目分類4甲酸(1)分子式CH2O2，結(jié)構(gòu)式，結(jié)構(gòu)簡式HCOOH。(2)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)由此可見，甲酸分子中，既含有醛基又含有羧基，因而能表現(xiàn)出醛和羧酸兩類物質(zhì)的性質(zhì)。酸性比乙酸強(qiáng)。甲酸與乙醇反應(yīng)的化學(xué)方程式為HCOOHC2H5OHHCOOC2H5H2O。甲酸與銀氨溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為HCOOH2Ag(NH3)2OH(NH4)2CO3

3、2Ag2NH3H2O。5縮聚反應(yīng)人工合成高分子化合物由有機(jī)化合物分子間脫去小分子獲得高分子的反應(yīng)稱為縮聚反應(yīng)。此反應(yīng)的原理是酯化反應(yīng)。2(1)在酯化反應(yīng)和酯的水解反應(yīng)中選用硫酸作催化劑時(shí)，對(duì)濃度有什么要求？為什么？(2)在羧酸和酯中都含有“”結(jié)構(gòu)單元，它們能和醛、酮一樣與H2發(fā)生加成反應(yīng)嗎？【提示】(1)酯化反應(yīng)，要求選用濃H2SO4，利用濃H2SO4吸水促進(jìn)酯化反應(yīng)，提高了酯化反應(yīng)的程度。酯的水解反應(yīng)，要求選用稀H2SO4，利用稀H2SO4，促進(jìn)酯的水解反應(yīng)。(2)羧酸和酯分子中雖然都含有“”結(jié)構(gòu)單元，但由于OH或OR的影響，羧酸和酯中的“”均不易與H2發(fā)生加成反應(yīng)。合作·探究羥基

4、(OH)化合物中OH活性的比較探究問題1有H2O、CH3CH2OH、和CH3COOH四種物質(zhì)(請(qǐng)?zhí)钚蛱?hào))(1)與Na反應(yīng)的是_；(2)與NaOH反應(yīng)的是_；(3)與NaHCO3反應(yīng)的是_；(4)與Na2CO3反應(yīng)的是_，其化學(xué)方程式為_。【提示】(1)(2)(3)(4)NaHCO32CH3COOHNa2CO32CH3COONaCO2H2O2填表含羥基的物質(zhì)比較項(xiàng)目醇水酚羧酸羥基上氫原子活潑性在水溶液中的電離程度極難電離_電離_電離_電離酸、堿性_性_性很弱的_性弱_性與Na反應(yīng)_反應(yīng)放出H2反應(yīng)放出H2反應(yīng)放出H2與NaOH反應(yīng)_不反應(yīng)_與NaHCO3反應(yīng)_不反應(yīng)_能否由酯水解生成能不能能能【

5、提示】增強(qiáng)難微弱部分中中酸酸反應(yīng)放出H2不反應(yīng)反應(yīng)反應(yīng)不反應(yīng)不反應(yīng)反應(yīng)放出CO2核心·突破1羧酸的酸性(1)CnH2n1COOH的酸性隨n的增大而減弱。(2)低級(jí)羧酸才會(huì)使紫色石蕊試液變紅，醇、酚、高級(jí)脂肪酸不會(huì)使紫色石蕊試液變紅。(3)甲酸既有羧酸性質(zhì)又有醛的性質(zhì)。2酯化反應(yīng)(以乙酸乙酯的制備)實(shí)驗(yàn)問題(1)反應(yīng)混合液的混合操作順序：先加入乙醇，然后邊搖動(dòng)試管邊慢慢加入濃H2SO4，冷卻，最后再慢慢加冰醋酸混合均勻。(2)反應(yīng)原理(3)生成乙酸乙酯反應(yīng)的條件及其意義：加熱的主要目的是提高反應(yīng)速率，其次是使生成的乙酸乙酯揮發(fā)而收集，提高乙醇、乙酸的轉(zhuǎn)化率。濃硫酸作催化劑，可以提高反應(yīng)

6、速率。濃硫酸的吸水作用可以提高乙醇、乙酸的轉(zhuǎn)化率。(4)實(shí)驗(yàn)室里制取乙酸乙酯時(shí)要注意：化學(xué)藥品加入大試管時(shí)，切莫先加濃硫酸。加熱要小火均勻地進(jìn)行，以防乙酸、乙醇的大量揮發(fā)和液體劇烈沸騰。導(dǎo)氣管末端不要浸入飽和Na2CO3溶液中，以防液體倒吸。(5)飽和碳酸鈉溶液的作用是：隨著乙酸乙酯蒸發(fā)出來的乙酸與碳酸鈉反應(yīng)生成鹽溶于水，乙醇溶于碳酸鈉溶液，有利于乙酸乙酯與乙酸、乙醇的分離。乙酸乙酯在無機(jī)鹽溶液中溶解度減小，容易分層析出。題組·沖關(guān)題組1羧酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1下列化合物中，既顯酸性又能發(fā)生酯化反應(yīng)和消去反應(yīng)的是()【解析】A、B、C項(xiàng)物質(zhì)中含COOH，具有酸性且能發(fā)生酯化反應(yīng)；B項(xiàng)物質(zhì)中

7、含羥基，且 碳原子上有氫原子，能發(fā)生消去反應(yīng)?！敬鸢浮緽2某同學(xué)在學(xué)習(xí)了乙酸的性質(zhì)后，根據(jù)甲酸的結(jié)構(gòu)()對(duì)甲酸的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了下列推斷，其中不正確的是()A能與碳酸鈉溶液反應(yīng)B能發(fā)生銀鏡反應(yīng)C不能使酸性KMnO4溶液褪色D能與單質(zhì)鎂反應(yīng)【解析】甲酸分子中含有醛基和羧基兩種官能團(tuán)，具有醛與羧酸的雙重性質(zhì)。【答案】C3酸牛奶中含有乳酸，其結(jié)構(gòu)簡式為。高級(jí)動(dòng)物和人體的無氧呼吸可產(chǎn)生乳酸。(1)乳酸可能發(fā)生的反應(yīng)是_(填序號(hào))。取代反應(yīng)酯化反應(yīng)水解反應(yīng)消去反應(yīng)聚合反應(yīng)中和反應(yīng)(2)兩分子乳酸在不同條件下可形成鏈狀酯和六元環(huán)酯，它們的結(jié)構(gòu)簡式分別為_、_。(3)乳酸發(fā)生縮聚反應(yīng)的化學(xué)方程式為_?！窘馕觥?/p>

8、(1)乳酸分子中含OH、COOH兩種官能團(tuán)，能發(fā)生的反應(yīng)有取代、酯化、消去、聚合、中和反應(yīng)。(2)兩分子乳酸可形成鏈酯、環(huán)酯?！敬鸢浮?1)題組2羥基化合物的多重性質(zhì)4蘋果酸的結(jié)構(gòu)簡式為，下列說法正確的是()A蘋果酸中能發(fā)生酯化反應(yīng)的官能團(tuán)有2種B1 mol蘋果酸可與3 mol NaOH發(fā)生中和反應(yīng)C1 mol蘋果酸與足量金屬Na反應(yīng)生成1 mol H2D與蘋果酸互為同分異構(gòu)體【解析】A由蘋果酸的結(jié)構(gòu)簡式可知，含有羥基和羧基兩種官能團(tuán)，兩者都能發(fā)生酯化反應(yīng)，該選項(xiàng)正確。B.蘋果酸中只有羧基能和NaOH反應(yīng)，故1 mol蘋果酸只能與2 mol NaOH發(fā)生中和反應(yīng)，該選項(xiàng)錯(cuò)誤。C.羧基和羥基都能

9、與Na反應(yīng)放出H2，故1 mol蘋果酸能與3 mol Na反應(yīng)生成1.5 mol H2，該選項(xiàng)錯(cuò)誤。D.此結(jié)構(gòu)簡式與題干中的結(jié)構(gòu)簡式表示的是同一種物質(zhì)，該選項(xiàng)錯(cuò)誤。【答案】A5某有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)簡式為。Na、NaOH、NaHCO3分別與等物質(zhì)的量的該物質(zhì)反應(yīng)時(shí)，消耗Na、NaOH、NaHCO3的物質(zhì)的量之比為()A331B321C111D322【解析】為方便討論，可取該有機(jī)化合物1 mol，則由化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)間的物質(zhì)的量關(guān)系：Na醇OH、Na酚OH、NaCOOH；NaOH酚OH、NaOHCOOH；NaHCO3COOH，可知反應(yīng)中需Na、NaOH、NaHCO3的物質(zhì)的量分別為3 mol、2 m

10、ol、1 mol。【答案】B重 要 有 機(jī) 物 之 間 的 相 互 轉(zhuǎn) 化合作·探究探究問題1以乙烯為有機(jī)原料，無機(jī)原料自選，合成乙酸乙酯的方案，請(qǐng)寫出轉(zhuǎn)化關(guān)系?！咎崾尽?寫出乙烯合成乙炔的方案。【提示】3寫出乙醇合成乙二醇的方案?！咎崾尽恳掖家蚁┒u乙烷乙二醇。核心·突破1一般轉(zhuǎn)化關(guān)系網(wǎng)絡(luò)圖2特殊的酯化反應(yīng)(1)二元羧酸與二元醇之間的酯化反應(yīng)此時(shí)反應(yīng)有三種情況：nHOOCCOOHnHOCH2CH2OH(2)羥基酸的自身酯化反應(yīng)此時(shí)反應(yīng)有三種情況以乳酸()為例： 題組·沖關(guān)題組重要有機(jī)物之間的相互轉(zhuǎn)化1如圖所示是一些常見有機(jī)物的轉(zhuǎn)化關(guān)系，下列關(guān)于反應(yīng) 的說法不正確

11、的是()A反應(yīng)是加成反應(yīng)B只有反應(yīng)是加聚反應(yīng)C只有反應(yīng)是取代反應(yīng)D反應(yīng)是取代反應(yīng)【答案】C2由丁炔二醇可以制備1,3­丁二烯。請(qǐng)根據(jù)下面的合成路線圖填空：(1)寫出各反應(yīng)的反應(yīng)條件及試劑：X_；Y_；Z_。(2)寫出A、B的結(jié)構(gòu)簡式：A_；B_?！窘馕觥肯N可以由醇脫水或鹵代烴與NaOH的醇溶液共熱發(fā)生消去反應(yīng)制得。飽和一元醇脫水可得到只有一個(gè)雙鍵的單烯烴，若制取二烯烴，則應(yīng)用二元醇脫水制得。涉及到的各步反應(yīng)為：【答案】(1)Ni作催化劑、H2稀H2SO4作催化劑(或酸性條件下)加熱、HBr乙醇溶液加熱、NaOH(2) CH2BrCH2CH2CH2Br3以為原料，并以Br2等其他試劑

12、制取，寫出合成路線。已知：中的醇羥基不能被氧化。合成路線用下列方法表示：甲乙丙【解析】對(duì)照起始反應(yīng)物與目標(biāo)產(chǎn)物分析可知，需要在原料分子中引入COOH，而碳骨架沒有變化，可逆推需要先制得醛，依次需要：醇、鹵代烴。在原料分子中引入鹵原子可以利用加成反應(yīng)來完成?！敬鸢浮吭O(shè)計(jì)合成方法如下：有 機(jī) 物 的 推 斷核心·突破1思路(1)根據(jù)定量計(jì)算、確定官能團(tuán)的個(gè)數(shù)。(2)根據(jù)1H氫核磁共振譜、紅外光譜、質(zhì)譜等確定結(jié)構(gòu)。(3)根據(jù)官能團(tuán)特征反應(yīng)作出推理，如下表：反應(yīng)物類別現(xiàn)象與溴水反應(yīng)烯烴、二烯烴、炔烴溴水褪色，且產(chǎn)物分層醛溴水褪色，產(chǎn)物不分層苯酚有白色沉淀生成與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)烯烴、二烯烴

13、、炔烴、苯的同系物、醇、醛酸性高錳酸鉀溶液褪色與金屬鈉反應(yīng)醇放出氣體，反應(yīng)緩和苯酚放出氣體，反應(yīng)速率較快羧酸放出氣體，反應(yīng)速率更快與氫氧化鈉反應(yīng)鹵代烴分層消失，生成一種有機(jī)物苯酚渾濁變澄清羧酸無明顯現(xiàn)象酯分層消失，生成兩種有機(jī)物與碳酸氫鈉反應(yīng)羧酸放出氣體，且該氣體能使澄清石灰水變渾濁與銀氨溶液或新制氫氧化銅反應(yīng)醛有銀鏡或紅色沉淀產(chǎn)生甲酸加堿中和后有銀鏡或紅色沉淀產(chǎn)生甲酸酯有銀鏡或紅色沉淀產(chǎn)生(4)根據(jù)衍變關(guān)系確定有機(jī)物烯醇醛羧酸酯(5)根據(jù)信息遷移，靈活運(yùn)用有機(jī)化學(xué)知識(shí)進(jìn)行推斷。2方法(1)順推法。以題所給信息順序或?qū)哟螢橥黄瓶冢卣蛩悸穼訉臃治鐾评?，逐步做出推斷，得出結(jié)論。(2)逆推法。以

14、最終物質(zhì)為起點(diǎn)，向前步步遞推，得出結(jié)論，這是有機(jī)合成推斷題中常用的方法。題組·沖關(guān)題組有機(jī)物的推斷1聚戊二酸丙二醇酯(PPG)是一種可降解的聚酯類高分子材料，在材料的生物相容性方面有很好的應(yīng)用前景。PPG的一種合成路線如下： 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：11050025】已知：烴A的相對(duì)分子質(zhì)量為70，核磁共振氫譜顯示只有一種化學(xué)環(huán)境的氫化合物B為單氯代烴；化合物C的分子式為C5H8E、F為相對(duì)分子質(zhì)量差14的同系物，F(xiàn)是福爾馬林的溶質(zhì)R1CHOR2CH2CHO回答下列問題：(1)A的結(jié)構(gòu)簡式為_。(2)由B生成C的化學(xué)方程式為_。(3)由E和F生成G的反應(yīng)類型為_，G的化學(xué)名稱為_。(4)由D和H生

15、成PPG的化學(xué)方程式為_；若PPG平均相對(duì)分子質(zhì)量為10 000，則其平均聚合度約為_(填標(biāo)號(hào))。a48b58c76d122(5)D的同分異構(gòu)體中能同時(shí)滿足下列條件的共有_種(不含立體異構(gòu))；能與飽和NaHCO3溶液反應(yīng)產(chǎn)生氣體既能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，又能發(fā)生水解反應(yīng)其中核磁共振氫譜顯示為3組峰，且峰面積比為611的是_(寫結(jié)構(gòu)簡式)；D的所有同分異構(gòu)體在下列一種表征儀器中顯示的信號(hào)(或數(shù)據(jù))完全相同，該儀器是_(填標(biāo)號(hào))。a質(zhì)譜儀b紅外光譜儀c元素分析儀d核磁共振儀【解析】(1)烴A的相對(duì)分子質(zhì)量為70，則A的分子式為C5H10。烴A的核磁共振氫譜顯示只有一種化學(xué)環(huán)境的氫，說明A分子中所有氫原子所

16、處的化學(xué)環(huán)境相同，則其結(jié)構(gòu)簡式為。(2)由“A()B及化合物B為單氯代烴”可知，B為，B在NaOH/乙醇、條件下發(fā)生消去反應(yīng)生成C，則C為。B轉(zhuǎn)化為C的化學(xué)方程式為NaOHNaClH2O。(3)F是福爾馬林的溶質(zhì)，則F為HCHO；E、F為相對(duì)分子質(zhì)量差14的同系物，則E為CH3CHO。結(jié)合信息反應(yīng)可知，CH3CHO和HCHO在稀NaOH溶液中發(fā)生加成反應(yīng)生成HOCH2CH2CHO(G)，其系統(tǒng)名稱為3­羥基丙醛(或­羥基丙醛)。(4)C()經(jīng)酸性KMnO4溶液氧化生成D，則D為HOOC(CH2)3COOH。G(HOCH2CH2CHO)與H2發(fā)生加成反應(yīng)生成H，則H為HOCH

17、2CH2CH2OH。HOOC(CH2)3COOH與HOCH2CH2CH2OH在濃硫酸、加熱條件下發(fā)生縮聚反應(yīng)生成PPG，反應(yīng)的化學(xué)方程式為(2n1)H2O。PPG的結(jié)構(gòu)簡式為，其重復(fù)鏈節(jié)為，若其平均相對(duì)分子質(zhì)量為10 000，則其平均聚合度n(10 00018)/17258。(5)D的結(jié)構(gòu)簡式為HOOC(CH2)3COOH，其同分異構(gòu)體滿足條件：能與飽和NaHCO3溶液反應(yīng)產(chǎn)生氣體，說明含有COOH；既能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，又能發(fā)生皂化反應(yīng)，說明含有CHO和COO(酯基)，結(jié)合D的分子式分析可知，其同分異構(gòu)體為甲酸酯，含有(HCOO)結(jié)構(gòu)，則符合條件的同分異構(gòu)體有5種結(jié)構(gòu)，分別為核磁共振氫譜顯示為3

18、組峰，說明該有機(jī)物分子中有3種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子；又知峰面積比為611，說明3種氫原子的個(gè)數(shù)比為611，該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式為【答案】(1)(2)NaOHNaClH2O(3)加成反應(yīng)3­羥基丙醛(或­羥基丙醛)(4) 2氰基丙烯酸酯在堿性條件下能快速聚合為，從而具有膠黏性。某種氰基丙烯酸酯(G)的合成路線如下：已知：A的相對(duì)分子質(zhì)量為58，氧元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.276，核磁共振氫譜顯示為單峰回答下列問題：(1)A的化學(xué)名稱為_。(2)B的結(jié)構(gòu)簡式為_，其核磁共振氫譜顯示為_組峰，峰面積比為_。(3)由C生成D的反應(yīng)類型為_。(4)由D生成E的化學(xué)方程式為_。(5)G中的官能團(tuán)有_、_、_。(填官能團(tuán)名稱)(6)G的同分異構(gòu)體中，與G具有相同官能團(tuán)且能發(fā)生銀鏡反應(yīng)的共有_種。(不含立體異構(gòu))【解析】(1)A的相對(duì)分子質(zhì)量為58，氧元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.276，經(jīng)計(jì)算知A中只含一個(gè)氧原子，結(jié)合信息知A是一種酮或醛，因A的核磁共振氫譜顯示為單峰，即分子中只有1種氫原子，則A為，名